【摘要】：隨著電力負(fù)荷波動(dòng)性的不斷增加,電力市場(chǎng)交易的放開(kāi),以及可再生能源在世界范圍內(nèi)日益廣泛。電力系統(tǒng)對(duì)控制的靈活性提出越來(lái)越高的要求�？勺兯俪樗钅芟到y(tǒng)的推廣與應(yīng)用可在解決上述問(wèn)題中發(fā)揮作用。抽水蓄能機(jī)組并網(wǎng)具有諸多優(yōu)勢(shì),可協(xié)調(diào)峰谷負(fù)荷、減少負(fù)荷不均,改善穩(wěn)定性控制,提高新能源的滲透率,提高—次頻率和交流調(diào)壓能力。本文將對(duì)可變速抽水蓄能機(jī)組的建模、仿真、控制和應(yīng)用進(jìn)行研究。抽水蓄能系統(tǒng)將電網(wǎng)互聯(lián)電能在非高峰時(shí)段轉(zhuǎn)換為水力勢(shì)能(價(jià)格較低的電能),然后在高峰時(shí)段轉(zhuǎn)換回水力勢(shì)能(價(jià)格較高的電能)。在異步電機(jī)、雙饋感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)的應(yīng)用中,可以實(shí)現(xiàn)Variable Speed Pumped Storage(VSPS)控制,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的變頻調(diào)速控制。然而,由于其方便的特點(diǎn),Doubly-Fed Induction Machine(DFIM)得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于變換器,即使在VSPS實(shí)現(xiàn)中已經(jīng)應(yīng)用了交交變頻器,直流鏈變換器由于其優(yōu)越的特性,特別是本文所用的三電平電壓源變換器Voltage Sourced Converter(VSC)類型,也具有廣泛的應(yīng)用前景。VSC使DFIM的操作更加靈活多樣。系統(tǒng)中電力電子器件的建模與仿真大多采用離散化方法,該方法對(duì)變流器進(jìn)行詳細(xì)表示,需要在—個(gè)小的時(shí)間尺度內(nèi)進(jìn)行離散化,然而,由于計(jì)算時(shí)間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的局限性,該方法在大型電力系統(tǒng)仿真中及其復(fù)雜,此外,它不適合研究大型電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。在含有可變速抽水蓄能系統(tǒng)的大型電力系統(tǒng)仿真中需要準(zhǔn)確、有效和快速的技術(shù),相量模型仿真的提出是解決該問(wèn)題的一種途徑,該方法可應(yīng)用于電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性以及任意線性系統(tǒng)分析研究,在仿真和控制方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。基于相量模型技術(shù),在MATLAB/Simulink平臺(tái)上搭建含有水輪機(jī)以及三電平變流器的仿真系統(tǒng)。經(jīng)驗(yàn)證,可變速抽水蓄能系統(tǒng)的相量模型仿真結(jié)果與詳細(xì)模型一樣,具有良好的精度,可對(duì)系統(tǒng)的暫態(tài)變化過(guò)程進(jìn)行準(zhǔn)確描述。矢量控制在交流電機(jī)控制中得到了廣泛的應(yīng)用,該方法將三相交流電機(jī)的定子電流轉(zhuǎn)化為為兩個(gè)正交分量,并用矢量進(jìn)行可視化,本文控制策略在dq-變換技術(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)。換流器分別用于控制有功功率和無(wú)功功率,從而將頻率和交流電壓保持為額定值。然而,本文面臨的主要挑戰(zhàn)是由相量模型技術(shù)所引起的電網(wǎng)頻率精度較低得問(wèn)題,這是由于頻率與功率控制類似,然而電網(wǎng)頻率是開(kāi)環(huán)的,且忽略了鎖相環(huán)的影響�；诖�,本文提出了一種下垂矢量控制方法,并將其應(yīng)用于可變速抽水蓄能機(jī)組的有功功率控制回路。此外,交流電壓下垂控制還可實(shí)現(xiàn)無(wú)功控制,以在緊急情況下支持交流電壓調(diào)節(jié)。對(duì)可變速抽水蓄能機(jī)組進(jìn)行頻譜分析以驗(yàn)證所提出的控制策略的響應(yīng)速度。仿真結(jié)果表明,該控制策略對(duì)動(dòng)態(tài)干擾和穩(wěn)態(tài)性能有較好的控制效果,在應(yīng)急情況下,有下垂控制和無(wú)下垂控制的矢量控制有顯著差異。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生功率波動(dòng)時(shí),頻譜帶寬可滿足快速響應(yīng)的要求。本文對(duì)可變速抽水蓄能機(jī)組在穩(wěn)定控制、風(fēng)電功率平滑控制、電網(wǎng)頻率和交流電壓控制等方面的應(yīng)用進(jìn)行了驗(yàn)證和研究。建立含有300MW/18kV可變速抽水蓄能機(jī)組、兩個(gè)水電站和一個(gè)柴油發(fā)電廠組成的電網(wǎng)(且含有同步發(fā)電機(jī)、一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)和負(fù)荷),進(jìn)行實(shí)例研究。算例分析結(jié)果表明,在電壓、頻率和有功功率的穩(wěn)定控制方面,可變速抽水蓄能機(jī)組具有良好性能,即使當(dāng)水電站失去一臺(tái)發(fā)電機(jī)時(shí),可變速抽水蓄能機(jī)組仍能避免電網(wǎng)頻率崩潰;通過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)例研究,可變速抽水蓄能機(jī)組可實(shí)現(xiàn)精確穩(wěn)定的功率控制,可變速抽水蓄能機(jī)組能夠有效地補(bǔ)償風(fēng)電場(chǎng)的功率波動(dòng),平滑電網(wǎng)功率變化;此外,還驗(yàn)證了通過(guò)可變速抽水蓄能機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)頻率和交流電壓的精確控制�？偠灾�,相量模型仿真對(duì)于含有可變速抽水蓄能機(jī)組的大型電網(wǎng)的分析和控制設(shè)計(jì)是非常有效的。在基于雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組中實(shí)施頻譜分析和下垂矢量控制策略是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定控制、平滑風(fēng)電波動(dòng)和其他間歇性可再生能源的一個(gè)很好的解決方案,且可實(shí)現(xiàn)異常擾動(dòng)時(shí)的電網(wǎng)頻率和交流電壓控制。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV743

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 佟德宇;翟海燕;;抽水蓄能機(jī)組調(diào)試定額對(duì)于水電定額的適用性研究[J];水利水電工程造價(jià);2015年03期

2 談超;劉俊偉;張小白;李慧聰;李娜;滕賢亮;;大功率缺失下抽水蓄能機(jī)組分階段有功控制方法與實(shí)現(xiàn)[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2019年03期

3 裴哲義;元博;宗瑾;張晉芳;焦冰琦;張富強(qiáng);;定、變速抽水蓄能機(jī)組調(diào)度決策關(guān)鍵技術(shù)研究[J];水力發(fā)電;2018年04期

4 張亞武;;大型水電、抽水蓄能機(jī)組主設(shè)備典型缺陷分析[J];水電與抽水蓄能;2016年06期

5 王海龍;肖先照;;抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)子一點(diǎn)接地故障分析及處理[J];防爆電機(jī);2017年01期

6 鄭波;何錚;李成軍;丁光;;400MW級(jí)大型抽水蓄能機(jī)組控制流程與控制策略研究[J];水力發(fā)電;2017年02期

7 程詩(shī)明;郭明宇;賀儒飛;;基于實(shí)測(cè)信號(hào)的抽水蓄能機(jī)組頻率自適應(yīng)算法研究[J];電氣技術(shù);2017年04期

8 劉鵬龍;霍獻(xiàn)東;常東亮;;大型抽水蓄能機(jī)組機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)[J];水電與新能源;2017年05期

9 李輝;劉海濤;宋二兵;肖洪偉;駱林;黃智欣;;雙饋抽水蓄能機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)頻的改進(jìn)虛擬慣性控制策略[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2017年10期

10 蔡衛(wèi)江;徐宋成;何林波;;淺談可變速抽水蓄能機(jī)組的控制策略[J];水電廠自動(dòng)化;2017年01期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王大強(qiáng);張雷;伍常林;;一起抽水蓄能機(jī)組蝶閥關(guān)閉故障的原因分析及處理[A];抽水蓄能電站工程建設(shè)文集2016[C];2016年

2 楊洪濤;周建中;和扁;張?jiān)瞥?趙威;;抽水蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)仿真測(cè)試裝置設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[A];抽水蓄能電站工程建設(shè)文集2016[C];2016年

3 張國(guó)良;靳國(guó)云;王坤;;淺談抽水蓄能機(jī)組設(shè)備國(guó)產(chǎn)化歷程與發(fā)展方向[A];抽水蓄能電站工程建設(shè)文集2015[C];2015年

4 姜澤界;范建強(qiáng);;抽水蓄能機(jī)組功率測(cè)量回路運(yùn)行分析及反措[A];抽水蓄能電站工程建設(shè)文集2015[C];2015年

5 李海波;仇嵐;;抽水蓄能機(jī)組常見(jiàn)機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)故障分析及應(yīng)對(duì)措施[A];抽水蓄能電站工程建設(shè)文集2015[C];2015年

6 駱林;羅永剛;;仙游抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)[A];抽水蓄能電站工程建設(shè)文集2014[C];2014年

7 靳永衛(wèi);劉小松;黃智欣;鄧斌;;仙居抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)[A];抽水蓄能電站工程建設(shè)文集2014[C];2014年

8 董超;譚叔楠;;抽水蓄能機(jī)組工況轉(zhuǎn)換關(guān)鍵流程[A];抽水蓄能電站工程建設(shè)文集2014[C];2014年

9 賀建華;尹國(guó)軍;陶喜群;;抽水蓄能機(jī)組技術(shù)引進(jìn)消化吸收回顧[A];抽水蓄能電站工程建設(shè)文集（2009）[C];2009年

10 滕軍;;對(duì)可變速抽水蓄能機(jī)組建設(shè)必要性和關(guān)鍵技術(shù)的認(rèn)識(shí)[A];2010年度電氣學(xué)術(shù)交流會(huì)議論文集[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 通訊員 富宏杰 王拓 中國(guó)工業(yè)報(bào)記者 由慶祝;發(fā)力“十三五” 哈電機(jī)開(kāi)局之年碩果累累[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2017年

2 通訊員 富宏杰 張弘 中國(guó)工業(yè)報(bào)記者 由慶祝;我國(guó)抽水蓄能機(jī)組越來(lái)越硬氣[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2017年

3 富宏杰 張弘;中國(guó)抽水蓄能機(jī)組越來(lái)越硬氣[N];中國(guó)能源報(bào);2017年

4 中國(guó)工業(yè)報(bào)記者 由慶祝 通訊員 富宏杰 張弘;哈電機(jī)抽水蓄能機(jī)組國(guó)產(chǎn)化實(shí)現(xiàn)重大突破[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2016年

5 中國(guó)工業(yè)報(bào)記者 由慶祝 通訊員 富宏杰 王拓;哈電機(jī)抽水蓄能機(jī)組綜合技術(shù)問(wèn)鼎國(guó)際市場(chǎng)[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2015年

6 衣傳寶 汪業(yè)林 盧玉林;國(guó)產(chǎn)“陀鞭” 驅(qū)動(dòng)抽水蓄能機(jī)組飛轉(zhuǎn)[N];國(guó)家電網(wǎng)報(bào);2014年

7 本報(bào)記者 于海江;抽水蓄能機(jī)組國(guó)產(chǎn)化步伐加快[N];中國(guó)電力報(bào);2014年

8 記者 韓冰;新源公司全年投運(yùn)7臺(tái)抽水蓄能機(jī)組[N];國(guó)家電網(wǎng)報(bào);2012年

9 通訊員 王忠孝　王學(xué)善 本報(bào)記者 由慶祝;我國(guó)抽水蓄能機(jī)組制造技術(shù)打破國(guó)外壟斷[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2012年

10 通訊員 汪業(yè)林　記者 韓冰;國(guó)產(chǎn)化抽水蓄能機(jī)組抽水成功[N];國(guó)家電網(wǎng)報(bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 Girmaw Teshager Bitew;可變速抽水蓄能電站的建模與控制[D];華北電力大學(xué)(北京);2019年

2 張楚;抽水蓄能機(jī)組調(diào)節(jié)系統(tǒng)非線性辨識(shí)與優(yōu)化控制研究[D];華中科技大學(xué);2018年

3 彭宣霖;基于水機(jī)電多場(chǎng)耦合有限元方法的水電機(jī)組振動(dòng)特性研究[D];華中科技大學(xué);2018年

4 于鴻浩;抽水蓄能機(jī)組發(fā)電電動(dòng)機(jī)電磁參數(shù)與端部電磁場(chǎng)問(wèn)題研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2016年

5 許顏賀;抽水蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)及控制優(yōu)化研究[D];華中科技大學(xué);2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 郝麗麗;雙饋?zhàn)兯俪樗钅軝C(jī)組建模及仿真[D];華北電力大學(xué);2019年

2 趙強(qiáng);雙饋式可變速抽水蓄能機(jī)組建模與電網(wǎng)頻率控制[D];華北電力大學(xué)(北京);2019年

3 蘇敏;抽水蓄能機(jī)組出口斷路器電氣壽命研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2019年

4 馮煥;基于可靠性的抽水蓄能機(jī)組維修決策研究[D];華南理工大學(xué);2019年

5 張敏;可變速抽水蓄能機(jī)組水泵工況功率響應(yīng)及一次調(diào)頻特性研究[D];西安理工大學(xué);2019年

6 程天宇;基于新能源并網(wǎng)的電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)度模型研究[D];華北電力大學(xué)(北京);2015年

7 武越越;抽水蓄能機(jī)組動(dòng)態(tài)仿真、控制優(yōu)化及應(yīng)用系統(tǒng)集成[D];華中科技大學(xué);2018年

8 毛翼豐;抽水蓄能機(jī)組的非線性廣義預(yù)測(cè)控制研究[D];華中科技大學(xué);2016年

9 張星;抽水蓄能機(jī)組非電氣量保護(hù)分析及優(yōu)化建議[D];華中科技大學(xué);2016年

10 朱振華;抽水蓄能機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集平臺(tái)設(shè)計(jì)[D];華中科技大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：2655128